Elettronica di potenza - Modulazione della larghezza di impulso

PWM è una tecnica che viene utilizzata per ridurre la distorsione armonica complessiva (THD) in una corrente di carico. Utilizza un'onda di impulso in forma rettangolare / quadrata che si traduce in un valore medio variabile della forma d'onda f (t), dopo che la sua larghezza di impulso è stata modulata. Il periodo di tempo per la modulazione è dato da T. Pertanto, il valore medio della forma d'onda è dato da

$$ \ bar {y} = \ frac {1} {T} \ int_ {0} ^ {T} f \ sinistra (t \ destra) dt $$

Modulazione di larghezza di impulso sinusoidale

In un semplice inverter di tensione sorgente, gli interruttori possono essere attivati ​​e disattivati ​​secondo necessità. Durante ogni ciclo, l'interruttore viene attivato o disattivato una volta. Ciò si traduce in una forma d'onda quadra. Tuttavia, se l'interruttore viene attivato per un certo numero di volte, si ottiene un profilo armonico che è una forma d'onda migliorata.

La forma d'onda PWM sinusoidale si ottiene confrontando la forma d'onda modulata desiderata con una forma d'onda triangolare ad alta frequenza. Indipendentemente dal fatto che la tensione del segnale sia minore o maggiore di quella della forma d'onda portante, la tensione di uscita risultante del bus CC è negativa o positiva.

L'ampiezza sinusoidale è data come A _me quella del triangolo portante è data come A _c . Per PWM sinusoidale, l'indice di modulazione m è dato da A _m / A _c .

PWM forma d'onda sinusoidale modificata

Una forma d'onda PWM sinusoidale modificata viene utilizzata per il controllo della potenza e l'ottimizzazione del fattore di potenza. Il concetto principale è spostare la corrente ritardata dalla rete alla rete di tensione modificando il convertitore PWM. Di conseguenza, c'è un miglioramento nell'efficienza della potenza così come l'ottimizzazione del fattore di potenza.

PWM multiplo

Il PWM multiplo ha numerose uscite che non hanno lo stesso valore ma il periodo di tempo in cui vengono prodotte è costante per tutte le uscite. Gli inverter con PWM sono in grado di funzionare con un'uscita ad alta tensione.

La forma d'onda seguente è un'onda sinusoidale prodotta da un PWM multiplo

Controllo della tensione e delle armoniche

Una forma d'onda periodica che ha una frequenza, che è un integrale multiplo della potenza fondamentale con frequenza di 60Hz, è nota come armonica. La distorsione armonica totale (THD) invece si riferisce al contributo totale di tutte le frequenze della corrente armonica.

Le armoniche sono caratterizzate dall'impulso che rappresenta il numero di raddrizzatori utilizzati in un dato circuito. Viene calcolato come segue:

$$ h = \ left (n \ times P \ right) +1 \ quad o \ quad -1 $$

Dove n - è un numero intero 1, 2, 3, 4… .n

P - Numero di raddrizzatori

È riassunto nella tabella seguente:

Harmonic	Frequency
1 °	60 Hz
2 °	120 Hz
3 rd	180Hz
4 °	240Hz
5 ° . . 49th	300Hz . . 2940Hz

Le armoniche hanno un impatto sulla tensione e la corrente in uscita e possono essere ridotte utilizzando trasformatori di isolamento, induttanze di linea, riprogettazione dei sistemi di alimentazione e filtri per le armoniche.

Inverter risonanti in serie

Un inverter risonante è un inverter elettrico il cui funzionamento è basato sull'oscillazione della corrente di risonanza. Qui, il dispositivo di commutazione e il componente risonante sono collegati in serie tra loro. Come risultato delle caratteristiche naturali del circuito, la corrente che passa attraverso il dispositivo di commutazione scende a zero.

Questo tipo di inverter produce una forma d'onda sinusoidale a frequenze molto alte nella gamma di 20kHz-100kHz. È quindi più adatto per applicazioni che richiedono un'uscita fissa come il riscaldamento a induzione e l'illuminazione a fluorescenza. Di solito è di piccole dimensioni perché la sua frequenza di commutazione è elevata.

Un inverter risonante ha numerose configurazioni e quindi è classificato in due gruppi:

• Quelli con interruttori unidirezionali
• Quelli con interruttori bidirezionali